天津市主要海洋災(zāi)害及成因簡析＊

翟偉康，徐文斌，譚 論

（國家海洋信息中心 天津 300171）

天津市主要海洋災(zāi)害及成因簡析＊

翟偉康，徐文斌，譚 論

（國家海洋信息中心 天津 300171）

天津市附近海域的主要海洋災(zāi)害有風(fēng)暴潮、赤潮、海冰和地面沉降等幾種類型。文章從天津市主要的海洋災(zāi)害及其影響入手，分析了天津市海洋災(zāi)害的特點，并從天津市的地理位置、地質(zhì)、氣候以及人為因素等方面，綜合分析了風(fēng)暴潮、赤潮、地面沉降和海冰等災(zāi)害的形成因素，并提出防災(zāi)減災(zāi)的建議。

海洋災(zāi)害；風(fēng)暴潮；赤潮；海冰；地面沉降；成因

天津市位于渤海灣西部頂端，由于其地理位置、地質(zhì)以及地形地貌的特殊性，天津市沿海風(fēng)暴潮暴發(fā)頻繁，同時伴隨著赤潮和海平面相對上升等海洋災(zāi)害的影響，近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境面臨著較大威脅。隨著濱海新區(qū)建設(shè)和海洋經(jīng)濟(jì)活動的廣泛展開，海洋災(zāi)害造成的損失也日趨嚴(yán)重。因此，有必要探討天津市海洋災(zāi)害的類型和特點，分析海洋災(zāi)害形成原因，以期能為天津市海洋防災(zāi)、減災(zāi)提供參考。

1 海洋災(zāi)害及其影響

天津市海域主要的海洋災(zāi)害有風(fēng)暴潮、赤潮、海冰和地面沉降等。

1.1 風(fēng)暴潮

風(fēng)暴潮是由臺風(fēng)或溫帶氣旋和冷鋒的強(qiáng)風(fēng)作用及氣壓驟變等強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)引起的海面異常升降釀成的。天津沿海是世界上風(fēng)暴潮最頻繁暴發(fā)區(qū)和最嚴(yán)重的區(qū)域之一，風(fēng)暴潮災(zāi)害一年四季均有發(fā)生。夏季（主要是8月和9月）有臺風(fēng)風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生，春季、秋季和冬季均有災(zāi)害性溫帶風(fēng)暴潮發(fā)生，尤其是2月、4月、10月和11月的溫帶風(fēng)暴潮過程較為嚴(yán)重［1］。

風(fēng)暴潮是天津市海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。風(fēng)暴潮的爆發(fā)，掀起抗風(fēng)巨浪摧毀海上船只和作業(yè)平臺，破壞鹽田和房屋，嚴(yán)重影響濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)乃至部分市區(qū)居民生活和生命財產(chǎn)的安全。據(jù)統(tǒng)計［2－3］，自新中國成立以來，天津市沿海發(fā)生了數(shù)十次風(fēng)暴潮災(zāi)害，其中以1992年風(fēng)暴潮最為嚴(yán)重，風(fēng)暴增水達(dá)172 cm，本次風(fēng)暴潮造成的直接經(jīng)濟(jì)損失近4億元人民幣，另外，2003年、2005年和2009年風(fēng)暴潮災(zāi)害影響也較大（表1），造成的經(jīng)濟(jì)損失分別達(dá)1.2億元和2.49億元，且引起人員死亡（或失蹤）［4］。

表1 天津市風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生情況表（1980—2009年）

1.2 赤潮災(zāi)害

赤潮是海洋中某一種或多種海洋浮游生物在一定環(huán)境條件下暴發(fā)性增殖或聚集而引起的一種能使局部海域水體改變顏色的有害生態(tài)異?，F(xiàn)象。天津市海域赤潮事件開始于1977年，自此之后，天津市共發(fā)生赤潮事件數(shù)十起，尤其是近些年，赤潮事件暴發(fā)較為頻繁，覆蓋面積也較大。據(jù)統(tǒng)計［4－5］，從2005—2009年，共發(fā)生10次赤潮事件（圖1），平均每年發(fā)生兩次，累計面積約2 130 km2，其中，2009年發(fā)生兩次赤潮，累計面積超過1 000 km2，其次2006年發(fā)生3次赤潮事件，累計面積約840 km2，2008年赤潮發(fā)生次數(shù)和面積均最少，僅發(fā)生一次，累計面積約30 km2。赤潮發(fā)生時，海水水質(zhì)惡化、溶解氧含量急劇下降，營養(yǎng)鹽含量、有害物質(zhì)及毒素增加，海洋經(jīng)濟(jì)生物大量死亡，生態(tài)平衡失調(diào)。

圖1 主要赤潮事件發(fā)生的次數(shù)及覆蓋面積（2005－2009年）

1.3 海冰災(zāi)害

海冰是海水在一定天氣條件下大面積凍結(jié)而形成的。歷史上天津市海域發(fā)生過多次海冰災(zāi)害，給沿海海域經(jīng)濟(jì)活動帶來災(zāi)難，不過由于在全球氣候變暖背景下，天津冬季氣溫不斷升高，海冰冰情有逐年減輕的趨勢［6］。

據(jù)統(tǒng)計，歷史上渤海冰清嚴(yán)重的年份有1936年、1947年、1957年、1969年、1977年、2001年和2010年［4，7］，其中最為嚴(yán)重的為1969年冬季，整個渤海幾乎全被1 m多厚的海冰所覆蓋，給天津市交通運輸、石油開采和水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，1969年2月5日—3月6日期間，進(jìn)出天津港123艘客貨輪中，有7艘被海冰推移擱淺；19艘被冰夾住不能航行，隨冰飄逸；25艘在破冰船接救下始得近港；“若島丸”等5艘萬噸貨輪，在航行中螺旋槳被冰碰壞；還有兩艘分別被冰擠壓得船體變形和貨艙進(jìn)水。位于渤海灣的海上石油探井封井，“海一井”平臺支座的拉筋全部被冰割斷，“海二井”石油平臺被冰推倒海中，位于天津港碼頭橫堤口附近的觀測平臺也被海冰推倒。

1.4 地面沉降

地面沉降是一種由多種因素變化引發(fā)的地表海拔高度緩緩降低的現(xiàn)象。1950年以來，由于嚴(yán)重超采地下水，天津市沿海地區(qū)普遍發(fā)生地面沉降，并形成了塘沽區(qū)、漢沽區(qū)和大港區(qū)等沉降漏斗。據(jù)統(tǒng)計，塘沽區(qū)自1959—2006年沉降中心最大累積沉降量分別達(dá)到3.25 m，漢沽區(qū)自1957—2006年最大沉降值達(dá)3.11 m，使得地面標(biāo)高降低，防護(hù)堤高度相對降低，風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險加大，破壞程度加重。地面沉降已經(jīng)成為天津濱海地區(qū)日益加重的地質(zhì)災(zāi)害之一。

2 海洋災(zāi)害特點

從天津市海洋災(zāi)害的分析中可以看出，天津市海洋災(zāi)害具有發(fā)生頻繁和災(zāi)害形成因素復(fù)雜等特點。

2.1 海洋災(zāi)害發(fā)生頻繁

天津市海洋災(zāi)害暴發(fā)頻繁，主要表現(xiàn)為突發(fā)性較強(qiáng)的風(fēng)暴潮和赤潮等。據(jù)統(tǒng)計，自2005—2009年天津市海域共發(fā)生10次赤潮，平均每年發(fā)生2次，其中2006年和2007年赤潮發(fā)生次數(shù)最多，每年發(fā)生3次。風(fēng)暴潮災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)增加也較明顯，據(jù)統(tǒng)計［4］，2007年溫帶風(fēng)暴潮增水超過50 cm的有44次，其中達(dá)到或超過100 cm的有4次；2008年天津海域超過50 cm的風(fēng)暴增水共51次，其中超過100 cm的風(fēng)暴增水5次。不過由于防范及時以及強(qiáng)度小，沒有造成太大破壞。

2.2 海洋災(zāi)害形成因素復(fù)雜

海洋災(zāi)害的成因是多方面的，一種海洋災(zāi)害通常是由多種致災(zāi)因素相互疊加而引起，同時由于區(qū)域獨特的地理環(huán)境，災(zāi)害鏈的延續(xù)性比較強(qiáng)，一個災(zāi)害事件又常伴隨一系列次生災(zāi)害發(fā)生。例如，風(fēng)暴潮災(zāi)害，由于地面沉降，導(dǎo)致風(fēng)暴潮災(zāi)害的加劇。

3 海洋災(zāi)害成因

天津市海洋災(zāi)害形成因素較為復(fù)雜，各種災(zāi)害的發(fā)生都是多種因素共同作用的結(jié)果，根據(jù)其致災(zāi)因子，主要表現(xiàn)為地理位置、氣象和地質(zhì)等自然因素以及人為因素。

3.1 風(fēng)暴潮災(zāi)害形成因素

3.1.1 地理因素

天津市海域位于渤海灣的頂端，而渤海灣呈口袋狀，海岸線近似為“Ω”型［8］，是深入大陸的半封閉淺海，海底坡度在1/2 000左右，這種海岸地形使風(fēng)暴潮能量容易聚集，非常有利于風(fēng)暴潮的發(fā)展。另外，天津市濱海地區(qū)屬于沿海低平原，地面坡度平緩，平原高程一般較低，平均2～3 m（大沽基面，以下同），沿岸海堤4～5 m，因而，容易受到風(fēng)暴潮侵襲，使災(zāi)情加重。

3.1.2 氣象因素

天津所處海域冷、暖空氣活動頻繁，春、秋季節(jié)多溫帶氣旋過境；在盛夏和初秋，北上熱帶氣旋或臺風(fēng)往往又影響本區(qū)。受這兩種天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的持續(xù)偏東風(fēng)的作用，在渤海灣這一超淺海域內(nèi)極易形成1 m以上的風(fēng)暴增水，導(dǎo)致天津市沿海風(fēng)暴潮災(zāi)害的發(fā)生。如果風(fēng)暴潮高峰時正和天文大潮相遇，兩者的潮勢疊加就會使水位暴漲，導(dǎo)致特大風(fēng)暴潮災(zāi)害的發(fā)生［9］。

3.1.3 地面沉降因素

地面沉降不僅使沿海地面標(biāo)高損失，而且導(dǎo)致海平面相應(yīng)升高，同時，地面沉降降低了海堤的防潮能力和河道的泄洪、排澇能力，加大了災(zāi)害性高潮水位的出現(xiàn)幾率和災(zāi)害強(qiáng)度。近些年來，所發(fā)生的特大風(fēng)暴潮，潮高均超過了現(xiàn)有海堤工程的最大高度，致使潮水上岸，深入內(nèi)陸，給濱海新區(qū)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。

3.2 赤潮災(zāi)害形成因素

赤潮是一種復(fù)雜的生態(tài)異?，F(xiàn)象，其發(fā)生機(jī)理比較復(fù)雜，主要形成因素有以下幾方面。

3.2.1 海水化學(xué)成分

隨著濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增加，工業(yè)廢水、生活污水和攜有大量陸源污染物質(zhì)的地表徑流排入海洋，海水中大量氮和磷等微量元素和有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)的增加，導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化，為赤潮生物快速生長繁殖提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。另外，海水鹽度變化也是促使赤潮發(fā)生的因素之一［7，10－11］。

3.2.2 水文因素

渤海灣為內(nèi)海海灣，水體流動較弱，波浪和潮差小，自身水體交換緩慢。隨著天津濱海新區(qū)被國務(wù)院納入國家發(fā)展規(guī)劃，天津近岸海域圍填海規(guī)?？涨?，導(dǎo)致海水動力條件減弱，自身納污凈化能力降低，為赤潮的發(fā)生提供了必要的水文環(huán)境。另外，天津市附近海域由于徑流、海流的交匯作用，可使深層較冷但富含營養(yǎng)物質(zhì)的海水輸向表層，為赤潮生物的生長和繁殖提供了物質(zhì)基礎(chǔ)［12］。

3.2.3 氣象因素

海水溫度是赤潮發(fā)生的重要環(huán)境因子，20℃～30℃為赤潮發(fā)生的適宜溫度范圍［7］。而天津市近海表層水溫的年平均水溫為13.5℃，其中，1月和2月最低而穩(wěn)定，平均在0℃左右；從3月起，水溫很快回升，3—6月平均每月升高6℃；7月和8月較穩(wěn)定，平均在27℃上下；9—12月又以每月平均7℃下降。因此天津市海域的赤潮多發(fā)生在5—10月，7月和8月是赤潮的頻發(fā)期。

總之，渤海特殊的天文和氣候氣象條件是赤潮發(fā)生的主要因素，人類不合理的生產(chǎn)、排污活動則為赤潮生物的暴發(fā)提供了充足的營養(yǎng)物質(zhì)。在有赤潮生物存在的海域，在高溫、悶熱和無風(fēng)的條件下，當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)，海水理化性質(zhì)和局部水文氣象條件耦合到一個合適的闕值時，赤潮生物便開始暴發(fā)性繁殖和聚集，導(dǎo)致赤潮災(zāi)害的發(fā)生。

3.3 海冰災(zāi)害主要形成因素

天津市海域海冰災(zāi)害的形成完全歸因于氣象因素。

3.3.1 寒流侵襲

我國地處歐亞大陸的東邊緣，渤海又是伸入陸地的淺海，海岸附近灘涂寬闊、水淺、鹽度低，水溫受陸地影響顯著，且每年冬季都受西伯利亞寒冷空氣的侵襲，且入侵所造成的長時間的持續(xù)偏低氣溫，導(dǎo)致渤海近岸海域出現(xiàn)局部甚至大范圍的嚴(yán)重冰封，造成海冰災(zāi)害。3.3.2 大量的降雪

大量降雪對海面上的冰情也能產(chǎn)生明顯影響。大量降雪有助于冰封的形成，雪降到海水中能促使水溫迅速降低并增加凝結(jié)核，使結(jié)冰容易降到溫度接近冰點海水中的雪，可以不被融化而直接形成“糊狀冰”或“粘冰”；降到冰面上的雪，能促使海冰厚度的增加，使冰情進(jìn)一步加重。冰面上的雪，能夠使海冰減少對太陽輻射的吸收，從而增加海冰的厚度，延緩海冰的融化過程。

3.4 地面沉降主要形成因素

地面沉降的成因來自自然因素和人為因素兩個方面。

3.4.1 自然因素

天津市屬于華北平原的一部分，是華北拗陷帶Ⅱ級構(gòu)造單元，地殼運動以持續(xù)下沉為主。由于晚新生代以來沉積了巨厚的松散地層。地層壓縮變形是造成天津市地面沉降的主要地質(zhì)因素。

3.4.2 人為因素

人類活動加速了地面沉降過程。首先是全球背景下的氣候變暖和海平面上升，使沿海地區(qū)的地面相對降低；其次，大量開采地下資源加劇了地面沉降，也是天津市地面沉降的主要因素。

（1）地下水開采。長期過量開采地下水是天津市地面沉降的主要因素。大量開采地下水，含水層的水頭降低，上下隔水層中的孔隙水壓力較高，使黏性土隔水層的水壓力與含水層中的水壓力的平衡狀態(tài)被打破，在上覆土體壓力不變甚至增大的情況下，黏土層的有效應(yīng)力加大，地層受到壓縮，孔隙體積減小，地面產(chǎn)生沉降。

（2）油氣開采。在油氣田區(qū)，開采油氣資源也會引起地面沉降。根據(jù)大港油田的有關(guān)資料，2 500 m以下普遍出現(xiàn)了欠壓密地層。當(dāng)油氣開發(fā)后，必將使流體壓力降低，固體顆粒有效應(yīng)力增加，使泥巖進(jìn)一步固結(jié)壓密，從而引起地面沉降。因此，石油天然氣的開采也是引起油氣田區(qū)地面沉降的因素之一。

4 結(jié)論與建議

天津市主要海洋災(zāi)害有風(fēng)暴潮、赤潮、海冰和地面沉降等。海洋災(zāi)害形成原因是多方面的，包括自然因素和人為因素。自然因素主要是地理位置、地質(zhì)和氣候等；人為因素是人類在開發(fā)利用自然資源過程中的負(fù)面因素，主要包括近岸海洋工程、圍海造地和海洋污染等。建議在海洋開發(fā)活動中一定要遵循自然規(guī)律，科學(xué)合理地開發(fā)和管理，整合海洋功能區(qū)劃和環(huán)境功能區(qū)劃，協(xié)調(diào)相互之間的關(guān)系，最大限度地減少其負(fù)面影響。另外，盡管目前天津市對海洋災(zāi)害的預(yù)報、監(jiān)測和預(yù)警手段比較成熟，但人們對海洋災(zāi)害的意識還較缺乏。因此，建議加強(qiáng)海洋災(zāi)害的宣傳教育，使人們具有防御災(zāi)害的意識。

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